PT85210B - Tubo flexivel utilizavel em particular para o transporte de fluidos caloportadores ou frigorificos - Google Patents
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Description
INSTITUT FRANÇAIS DU PÈTROLE
TUBO FLEXÍVEL UTILIZÁVEL EM PARTICULAR PARA O
TRANSPORTE DE FLUÍDOS CALOPORTADORES OU FRIGO
RÍFICOS
A presente invenção diz respeito a uma nova estru tura de tubo flexível cujas paredes podem suportar grandes pressOes sem sofrerem esmagamento excessivo.
Um dos objectos da presente invenção é realizar tubos flexíveis capazes de suportar grandes pressOes diferenciais, seja qual for o sentido de onde estas provenham.
Um outro objecto da presente invenção é realizar tubos utilizáveis em particular para o transporte de fluídos caloportadores como a âgua, em particular para o aquecimento urbano, ou ainda fluídos frigoríficos. Os tubos de acordo com a técnica anterior realizados para essa utilização são geralmente rígidos, do que resultam montagens complexas e caras para contor nar os obstáculos e para ter em conta a dilatação térmica destes tubos. Além disso, os materiais geralmente utilizados para o iso lamento térmico sô têm boa resistência à compressão se a sua de_s sidade for muito grande, e são então isoladores medíocres. Se fo rem utilizados com uma pequena densidade, a sua resistência à compressão é pequena, e, por consequência quando se utilizam estes tubos, submetendo-os a pressOes exteriores grandes, por exemplo quando são enterrados no solo, observa-se um esmagamento apreciâ vel do material de isolamento térmico. Este esmagamento é acompa (2) nhado por uma degradação das qualidades de isolamento térmico deste material.
tubo de acordo com a presente invençSo evita uma grande parte destes inconvenientes.
A técnica anterior pode ser ilustrada pelas pa tentes ou pedidos de patentes de invenção francesas FR-A-1.550.050, FR—A—1.333.402 e FR-A-2.337 .298, as patentes de invençSo britânica GB-A-591.307 e GB-A-1.414.113, assim como pelos pedidos de patentes da invençSo europeias EP-A-OO5O469 e EP-A-0.140.773. A patente de invençSo francesa FR-A-1.550.050 descreve tun tubo ondulado cujas ondulações sSo cheias com um material flexível ou um elastémero aderente ao material de base do tubo.
A presente invençSo indica caracteristicas de configuraçSo de uma bainha ondulada e um elemento de reforço que nSo figuram nos documentos anteriores e que permitem melho rar sensivelmente as qualidades do produto resultante.
De acordo com a presente invençSo, utiliza-se pelo menos um elemento de reforço que acompanha intimamente a forma das ondulações e que nSo adere ao material de base do tu bo. Por outro lado, segundo a invençSo, este elemento é rígido transversalmente e compreende eventualmente meios de resistência à tracçSo longitudinal, por exemplo um entrançado.
pedido de patente de invençSo francesa FR-A-2.337.298 descreve ura tubo rígido de grande isolamento.
Um fluido a temperatura intermédia circula em contra-corrente do fluido principal em posiçSo central.
Este produto dificilmente se pode comparar com a canalizaçSo de acordo com a invençSo, do mesmo modo que as se (3) paraçSes longitudinais que asseguram uma boa circulação dos gases no primeiro anular nao se podem comparar com a estrutura alveolar que um tubo de acordo com a presente invenção pode compre ender.
A patente de invenção britânica GB-A-591.307 descreve um tubo flexível armado constituído por uma bainha impermeável e tecidos entalados entre duas espirais metálicas com o mesmo passo, uma interior e a outra exterior. De acordo com o documento anterior, o raio de círculo mantém-se grande, e, por conse guinte, a resistência da camada de tecidos deve ser grande para / que este tubo resista a pressOes fortes. 0 produto assim obtido serã caro, pouco flexível e não muito resistente .
A patente de invenção britânica GB-A-1.414.113 descreve um tubo que compreende um isolador entre duas camadas de tecidos.
Finalmente, a patente de invenção europeia EP-A-0050469 descreve uma forma particular dos elementos de reforço .
A presente invenção diz respeito a um tubo flexível que compreende uma bainha cuja superfície exterior tem uma forma ondulada ou seja, a linha de intersecçâo da superfície exterior da bainha por um plano que passa pelo eixo do tubo corresponde a uma curva que tem ondulaçOes. Estas ondulaçOes sêLo compostas por uma sucessão de vazios e zonas arredondadas, estando os vazios situados na parte da bainha próxima do eixo do tubo, e estando as zonas arredondadas situadas na parte da bainha afasta da do eixo do referido tubo. As zonas arredondadas têm em cada ponto um círculo osculador cujo centro estâ situado no mesmo lado da bainha e cujo raio de curvatura nâo é infinito, estando a (4) curvatura da zona arredondada orientada para o eixo do tubo. 0 tubo de acordo com a presente invenção caracteriza-se por compreender pelo menos um elemento de reforço exterior, rígido late ralmente, que enche os referidos vazios até uma altura tal que atinge pelo menos as zonas arredondadas, e ainda por o referido elemento de reforço não aderir às paredes da referida bainha.
Quando cada uma das zonas arredondadas compreende no cume uma porção com raio de curvatura aproximadamente constante, o elemento de reforço pode ter uma altura suficiente para encher os referidos vazios e o espaço compreendido entre duas zonas arre dondadas sucessivas até chegar pelo menos às porçOes da zona arie dondada com raio de curvatura constante.
elemento de reforço poderá encher os vazios e pro longar-se aproximadamente por toda a altura da ondulação e poderá aflorar o cume da ondulação, mas com uma descontinuidade deste elemento de reforço na periferia da referida bainha entre duas ondulaçOes sucessivas.
elemento de reforço poderá encher os vazios, o e_s paço compreendido entre duas zonas arredondadas sucessivas e pro longar-se para além do cume da zona arredondada, mas com uma de_s continuidade na periferia da referida bainha entre duas ondulaçOes sucessivas.
elemento de reforço poderá compreender resina e/ou fibras.
A bainha poderá compreender eventualmente um ou mais elementos de reforço interno. A intersecção da referida bainha com um plano longitudinal que penetra na referida bainha de fine ondulaçOes com altura ou amplitude H,medindo-se esta altura tende em conta a ondulação sobre a face exterior da referida bainha.
(5) tubo de acordo com a presente invenção compreende pelo menos um elemento de reforço externo, com uma superfície interna que acompanha a forma do vazio de uma ondulação que enche até uma a_l tura (h), sem que por isso adira à referida bainha. 0 tubo de acordo com a invenção pode compreender meios de resistência à trac ção longitudinal, tais como por exemplo um entrançado exterior de reforço, meios de reforço estes que rodeiam a referida bainha interna equipada com o elemento de reforço, e os referidos meios permitem limitar o alongamento da bainha interna, em particular quando o interior da referida bainha é posto sob pressão.
elemento de reforço externo é rígido transversalmente .
A face exterior do elemento de reforço externo pode ter uma forma que se inscreve aproximadamente, pelo menos em par te, num cilindro.
tubo flexível de acordo com a presente invenção po de compreender uma estrutura alveolar que cobre quer o elemento de reforço externo, quer o entrançado, sendo esta estrutura alveolar maleável no sentido longitudinal do tubo e rígida no sentido radial.
A estrutura alveolar pode ser vantajosamente cheia com um material com propriedades de isolamento térmico.
Finalmente, o tubo flexível de acordo com a presente invenção poderá ser revestido com uma bainha exterior.
Poderá criar-se vantajosamente uma depressão no espaço delimitado entre a bainha interna e a bainha externa. De facto, essa depressão cria um vazio parcial neste espaço, e, co mo se sabe, o ar rarefeito constitui um bom isolador térmico.
estado de depressão do espaço delimitado pelas (6) bainhas interna e externa, n3o provoca o esmagamento da bainha externa, visto que esta se apoia na estrutura alveolar.
A presente invençSo diz também respeito a um processo para a fabricação de um tubo de acordo com a invenção, quando este compreende um elemento de reforço que, por sua vez, compreen de resina.
Segundo este processo, a resina é colocada nas ondulações antes de ter endurecido. Esta resina pode ser seguidamente cozida. Depois da cozedura, poderá deformar-se o tubo para descolar, se necessário , o elemento de reforço da bainha.
A presente invenção poderá ser compreendida de melhor maneira e as suas vantagens tornar-se-So mais evidentes com a de_s criçêlo que se segue de exemplos particulares de realizaçSo representados pelas figuras anexas, entre as quais:
- A figura 1 representa uma vista em corte de um tubo de acordo com a presente invenção,
- A figura 2 representa uma vista em corte de um tubo de acordo com a presente invençSo, tubo este que compreende uma estrutura alveolar,
- A figura 3 representa em pormenor uma ondulação, e
- As figuras 4 a 6 representam diferentes modos de en chimento do vazio desta ondulação por um elemento de reforço.
A referência 1 na figura 1 designa a bainha ondulada do tubo flexível.
No exemplo representado, a bainha interna ondulada compreende meios de reforço interno 2 que podem ser constituídos por anéis ou por um elemento helicoidal.
Estes meios de reforço interno permitem que a bainha suporte os esforços de compressão radial que resultam do facto de (7) a pressêlo existente em 3 no exterior do tubo ser maior do que a pressêlo existente em 4 no interior do tubo.
A intersecçêlo do tubo com um plano longitudinal que penetra na referida bainha define ondulações.
De acordo com a presente invenção, reforça-se a bai nha interna ondulada colocando um elemento de reforço externo 5 sobre a bainha ondulada. Este elemento 5 entra nos vazios das on dulações da bainha. Acompanha a forma da ondulação cujo vazio en che até à altura h. No caso das figuras 1, 2, 4 e 5 a altura h é menor do que a altura H da própria ondulação. Assim, zonas da bai nha interna designadas por 6 nêlo esteio em contacto com o elemento de reforço 5. Nêlo sêlo estas zonas que proporcionam a flexibilidade do tubo, mas sim o movimento do elemento de reforço 5, relativamente à bainha ondulada, que permite o alongamento local do tubo .
elemento de reforço externo 5 poderá compreender materiais fibrosos, por exemplo fibras de vidro.
Analogamente, este elemento poderá compreender vários anéis ou uma ou mais hélices, o que depende, evidentemente, da estrutura da bainha ondulada. 0 elemento de reforço externo compreende uma face externa que, pelo menos em parte, se insere ve aproximadamente num cilindro. Ê claro que os elementos de reforço interno 2 podem ser suprimidos, em particular no caso de a pressão onterna em 4 continuar a ser maior do que a pressêlo exter na em 3.
As figuras 3 a 6 permitem compreender as configurações da bainha e do elemento de reforço de acordo com a presente invençêlo.
A ondulaçSo representada na figura 3 corresponde à (8) linha de intersecção da bainha por um plano que passa pelo eixo da bainha 1 ou plano longitudinal.
No exemplo considerado, supOe-se que o tubo é rect_i líneo em repouso. Se assim nSo for, o termo ondulação poderá corresponder à linha de intersecção da bainha obtida por uma superfície estendida de uma superfície cilíndrica gerada por uma recta que se apoia no eixo da bainha, superfície cilíndrica esta que corta a referida bainha.
No caso representado na figura 3, a ondulação compre ende uma zona vazia ou vazio 14 que é composta por uma parte curva 15, e eventualmente uma parte recta 16. A ondulação tem também uma zona arredondada 17, pelo menos quando a bainha 1 é submetida a uma pressão interna. Os círculos osculadores desta zona arredon dada têm um raio não infinito e o seu centro estã compreendido do mesmo lado da bainha 1 e do lado do eixo da bainha. Assim, a curvatura desta zona arredondada estã voltada para o eixo 13 da bainha. Em geral, a porção arredondada 17 compreende uma porção com raio constante 18, situada de ambos os lados do cume 19 da ondul_a ção.
Na figura 4, o elemento de reforço 5 enche o vazio da ondulação e prolonga-se pelo menos até ao princípio da zona arredondada 17.
No caso da figura 5, o elemento de reforço 5 prolon ga-se , a partir do vazio 14, até pelo menos ao princípio da por ção de raio constante da zona arredondada 17.
A figura 6 representa o caso em que o elemento de reforço 5 se prolonga,a partir do vazio da ondulação, para além do cume da ondulação 19. Como é evidente, o elemento de reforço poderá estar aflorando no cume 19 da ondulação.
(9)
Hm todos os casos, será necessário que o elemento de reforço de duas ondulações sucessivas tenha uma descontinuidade
20.
Ê esta descontinuidade que vai permitir a flexibilidade do tubo.
De acordo com a presente invenção, o elemento de reforço 5 acompanha perfeitamente a forma da ondulação, mas não adere a esta. Além disso, o elemento de reforço é rígido lateral e axialmente para poder suportar os apertos circunferendais que surgem quando a bainha é posta sob pressão.
Não se sairá do âmbito da presente invenção se a por ção de raio constante 18 corresponder a um sector maior do que 180° .
tubo de acordo com a presente invenção recua o li. miar de ovalização de esmagamento da bainha em comparação com o tubo da técnica anterior.
facto de o elemento de reforço ser rígido lateral, mente faz com que, durante uma flexão, a fibra neutra do tubo fique do lado do tubo em compressão e deixe de estar sobre o e_i xo do tubo.
Ê importante, de acordo com a presente invenção, que o elemento de reforço, em repouso, acompanhe o melhor possível a forma da bainha. Isto faz-se bem quando o elemento de reforço contém uma resina.
Esta resina poderá ser então colocada nas ondulações antes de ter endurecido e poderá ser depois cozida.
fi evidente que no fim desta operação, o tubo poderá ser deformado para descolar, se necessário, o elemento de refor ço da bainha.
(10)
Analogamente, se o elemento de reforço for colocado de maneira a aflorar os cumes das ondulaçOes, o tubo poderá ser deformado para quebrar de maneira segura a capa que pode ligar o elemento de reforço, por cima do cume 19 da ondulação de maneira a assegurar duas porçOes sucessivas da descontinuidade do elemen to de reforço.
elemento de reforço de acordo com a presente inven çSo pode ter filamentos fibrosos.
A fim de reforçar no sentido longitudinal o tubo de_s crito precedentemente, este pode ser equipado com meios de resis tência à tracçSo longitudinal, tais como por exemplo, um entrançado representado esquematicamente na figura 2 e designado pela referência 7. fi claro que o tubo assim constituído pode ter uma bainha exterior 8.
De acordo com uma forma de realização part icularmen te vantajosa da invenção, utilizável em particular para diminuir as permutas térmicas entre o meio exterior 3 e o meio 4 no interior do tubo, uma estrutura alveolar 9 estâ colocada exteriormen te em volta da bainha interna 1 equipada com o elemento de refor ço exterior 5 e, eventualmente, com o entrançado 7.
Esta estrutura alveolar é rígida numa direcçao radial, devido a divisórias que têm uma direcçao aproximadamente per pendicular ao eixo do tubo. A estrutura pode ser revestida com uma bainha exterior protectora.
Os alvéolos poderão ser conveniéntemente cheios com um material 10 que tem propriedades de isolamento térmico.
Quando um tubo deste género tem a estrutura alveolar 9 revestida com material isolador 10, é a estrutura alveolar que transmite os esforços de esmagamento e nao o material de isola(11) mento, conforme estâ designado pela referência 12 na figura 2.
Devido a isto, torna-se possível a um tubo deste género suportar valores importantes da pressão de esmagamento das paredes , sem provocar o esmagamento do material de isolamento , mesmo que este tenha uma resistência à compressão muito fraca.
Convém lembrar aqui que o esmagamento de um material de isolamento térmico é acompanhado em geral por uma dimi nuiçSo das qualidades isoladoras térmicas.
Quando o tubo flexível tem uma bainha exterior e_s tanque, é possível realizar, utilizando meios de bombagem, um vazio parcial no espaço anular entre a bainha exterior e a ba_i nha interior, estando estas últimas separadas uma da outra pela estrutura alveolar. Essa soluçèlo tem grandes vantagens, entre as quais figuram um bom isolamento térmico e um baixo preço .
Além disso, uma forma de realização deste género permite obter uma detecçSo das fugas antes de estas atingirem proporcOes grandes, sempre dispendiosas. De facto, em caso de fuga, mesmo pequena, os meios de bombagem reagem com um débito bombado maior do que o débito normal. Num caso destes, me_i os de alarme poderèlo avisar a operaçao da existência de uma anomalia.
Este inconveniente é suprimido com a estrutura que se indicou anteriormente.
Um tubo deste género pode ser utilizado para o transporte de fluidos caloportadores, por exemplo para aqueci, mento urbano, para o transporte de fluidos frigoríficos ou de refrigeraçSo, ou, de uma maneira mais geral, para o transporte (12) de fluidos cujas permutas térmicas se deseja limitar durante esta fase de transporte, por exemplo para o transporte de petróleo pesado ou de gàs natural liquefeito.
Claims (18)
1.- Tubo flexível que compreende uma bainha cuja superfície exterior tem uma forma ondulada, ou seja que a linha da intersecção da superfície exterior da bainha por um pia no que passa pelo eixo do tubo corresponde a uma curva que tem ondulações que comportam uma sucessão de vazios e de zonas arredondadas, estando os referidos vazios situados na parte da bainha próxima do eixo do tubo, encontrando-se as referidas zo nas arredondadas situadas na parte da bainha afastada do eixo do referido tubo, tendo as referidas zonas arredondadas, em ca da ponto, um círculo osculador cujo centro está situado no mes mo lado da referida bainha e cujo eixo de curvatura não é infi nito, estando a curvatura do arredondado orientada em direcção ao eixo do tubo que compreende pelo menos um elemento de refor ço exterior rígido colocado lateralmente no referido vazio, ca racterizado pelo facto de o referido elemento de reforço preen cher os referidos vazios (14) numa altura suficiente para atin gir pelo menos as zonas arredondadas (17) e pelo facto de o re ferido elemento de reforço (5) não aderir às paredes da referi, da bainha (1), enchendo o referido elemento de reforço (5) os referidos vazios (14) e o espaço compreendido entre duas zonas arredondadas sucessivas (18) e prolongando-se para além do culá / me (19) da zona arredondada (18), mas com uma descontinuidade (20) do referido elemento de reforço na periferia da referida bainha.
2. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de cada uma das referidas zonas ar redondadas (17) compreender no cume (19) uma porção (18) com raio de curvatura aproximadamente constante e pelo facto de o referido elemento de reforço (5) ter uma altura suficiente pa ra encher os referidos vazios (14) e o espaço compreendido en tre duas zonas arredondadas (17) sucessivas até chegar pelo menos ãs referidas porções (18) com raio de curvatura constan te.
3. - Tubo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o elemento de reforço (5) en cher os referidos vazios (14) e se prolongar aproximadamente por toda a altura da ondulação e pelo facto de rasar o cume (19) da ondulação, mas com uma descontinuidade do referido ele mento de reforço (5) na periferia da referida bainha (1).
4. - Tubo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de o referido elemento de reforço (5) compreender resina.
5. - Tubo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de o referido elemento de reforço (5) compreender fibras.
6. - Tubo flexível de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de compreender meios de resistência ã tracção longitudinal, por exemplo um entrançado exterior (7), meios que envolvem o elemento de reforço exterior (5) e limitam o alongamento da bainha interior (1) quando se aplica pressão ao espaço interior da referida bainha (1).
7. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de compreender uma estrutura alveolar (9) que cobre o elemento de reforço exterior (5).
8. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação
6, caracterizado pelo facto de compreender um entrançado exterior (7) coberto por uma estrutura alveolar (9), estrutura esta que tem divisórias que estão em direcção aproximadamente perpendicular ao eixo do tubo.
9. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação
7, caracterizado pelo facto de a referida estrutura alveolar (9) ser cheia com um material que tem propriedades de isolamen to térmico.
10. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de a referida estrutura alveolar (9) ser cheia com um material (10) que tem propriedades de isolamento térmico.
11. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação
7, caracterizado pelo facto de a referida estrutura alveolar (9) ser coberta com uma bainha exterior (8).
12. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação
8, caracterizado pelo facto de a referida estrutura alveolar (9) ser coberta com uma bainha exterior (8).
13. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação
9, caracterizado pelo facto de a referida estrutura alveolar (9) ser coberta com uma bainha exterior (8).
14. - Tubo flexível de acordo com a reivindicação
10, caracterizado pelo facto de a referida estrutura alveolar (9) ser coberta com uma bainha exterior (8).
15. - Tubo flexível de acordo com uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo facto de a referida estru tura alveolar (9) ser coberta com uma bainha exterior (8), e pelo facto de o espaço delimitado entre a bainha interior e a bainha exterior ser colocado em depressão.
16.- Processo para a realização de um tubo de acor do com a reivindicação 1, tubo esse que tem um elemento de reforço que, por sua vez, compreende resina, caracterizado pelo facto de a referida resina ser colocada nas ondulações enquanto ainda não endureceu.
17.racterizado pelo
Processo de acordo com a reivindicação 16, ca facto de esta resina ser seguidamente cozida.
18.- Processo de acordo com a reivindicação 17, ca racterizado pelo facto de, após a cozedura, se deformar o tubo para deslocar, se necessário, o elemento de reforço da bainha.
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